一种适用于物理层多播多流数据传输的收发端构建方法

摘要

本发明公开了一种适用于物理层多播多流数据传输的收发端构建方法，特征是在发送端将预编码设计分为两步：首先，以最大化多播信道可达速率为准则计算出适用于多播信道的功率转换矩阵；然后通过迭代的方法，将多输入多输出物理层多播多流优化问题转化为多个物理层多播双流优化问题，在每次迭代中，基于最大化最小数据流信噪比准则并采取支持多搜索路径的迭代更新机制计算获得双流旋转矩阵。本方法既可显著提升多播系统的吞吐量、有效利用频谱资源，又能有效提高多播链路传输质量、改善相邻数据流之间的信噪比公平性，适用于诸如802.11n、TD-HSPA+、TD-LTE及TD-LTE-Advanced等新一代宽带无线和移动通信系统。

主权项

1.一种适用于物理层多播多流数据传输的收发端构建方法，设基站端有M根发射天线，待传输的数据流数与发射天线数M相同；发送数据s的总功率为P_t，多播组内用户数K≥2，各用户接收天线数N相同且满足接收天线数N不低于发射天线数M的条件；发送端已知所有用户信道状态信息，其中第k个用户的信道矩阵用户序号k=1，…，K，其中信道矩阵式中的符号表示复数域；预编码矩阵其特征在于具体操作步骤为：第一步、在功率约束的条件下，根据最大化多播信道可达速率的准则计算出适用于多播信道的功率转换矩阵同时初始化迭代次数l以及最大迭代次数L，其中迭代次数l∈{1，2，…，L}；第二步、初始化多流旋转矩阵其中I_M表示M维单位矩阵；第三步、分别计算第k个用户的虚拟信道矩阵并对各用户的增广矩阵$\left[\begin{array}{c}{\bar{H}}_k\\ I_M\end{array}\right]$进行QR分解，得到各用户的接收矩阵Q_k和三角矩阵R_k，提取出各用户的子信道增益序列第四步、在第l次迭代过程中，在所有用户的子信道增益序列中找到绝对值最小的一个，这里设该最小值出现在第p个用户的子信道增益序列r_p内，而后在r_p内搜索与该最小值相邻的子信道增益值，找到增益值的绝对值最大的一个，这两个增益值就是本次迭代所要优化的目标，设其编号为q和q+1，其中q=1，2，…，M-1；接下来，针对所有用户的第q个和第q+1个子信道，基于最大化最小数据流信噪比准则并采取支持多搜索路径的迭代更新机制计算获得双流旋转矩阵其中θ与分别表示一维旋转角度和二维旋转角度；根据双流旋转矩阵G_sub构造多流迭代旋转矩阵即该矩阵的第q行第q列至第q+1行第q+1列四个元素对应配置为双流旋转矩阵G_sub的四个元素，然后依据预编码矩阵更新关系式V=VG_q，q+1更新多流旋转矩阵V；第五步、更新各用户的增广矩阵$\left[\begin{array}{c}{\bar{H}}_{k}V\\ I_M\end{array}\right]$进行QR分解，得到更新后的各用户接收矩阵Q_k、三角矩阵R_k以及各用户的子信道增益序列r_k第六步、依据迭代次数更新关系式l=l+1计算更新迭代次数l，并重复第四步至第五步，直至迭代次数l满足迭代次数判决关系式l>L，得到预编码矩阵P=WV，然后进入第七步；第七步、根据功率归一化关系式对预编码矩阵P进行功率归一化，然后在发送端，依发送信号生成关系式实现多输入多输出物理层多播多路数据流传输；在接收端采用最小化均方误差(MMSE)接收机，各用户的接收矩阵为Q_k。